Для проведения исследований приготавливают растворы животного и растительного белков:

раствор животного белка: у куриного яйца отделяют белок в мерный стаканчик, размешивают его стеклянной палочкой в дистиллированной воде в соотношении 1:10; затем профильтровывают;

раствор растительного белка: зерновой вызревший горох перемалывают в муку в кофемолке, разводят в соотношении: 10 г гороховой муки на 50 мл 10%-ного раствора NaCl или КСl; затем профильтровывают.

Впузырьках от пенициллина готовят серию растворов сульфата

меди CuSO4 и нитрата свинца Pb(NO3)2 из исходных 5%-ных растворов: 2,5%; 1,25%; 0,62%.

В8 пробирок пипеткой вносят по 1 мл животного белка, а в другие 8 - по 1 мл растительного белка (все пробирки помечают стеклографом соответствующими номерами).

Вкаждую пробирку добавляют по 2 капли одного из указанных рас-

творов испытуемых солей: CuSO4 - 5%; 2,5%; 1,25%; 0,62% и Pb(NO3)2 - 5%; 2,5%; 1,25%; 0,62%.

Характер коагуляции рассматривают на темном фоне (кусочек черной бумаги, доска и др.).

Оформление результатов исследований

Проведенные исследования оформляют в виде табл. 11:

Таблица 11. Характер коагуляции белков

а). Действие солей на животный белок

CuSO4

Pb(NO3)2

б). Действие солей на растительный белок

CuSO4

Pb(NO3)2

ЗАДАНИЕ

Определите концентрацию раствора соли, при которой происходит коагуляция белка (при разном виде солей и при разном типе белков).

Ввыводе отразите ответы на следующие вопросы:

1.На какой из видов белков (животный или растительный) сильнее

40

всего действует:

а) CuSO4 ;

б) Pb(NO3)2?

2.Какая соль (свинца или меди) сильнее действует: а) на животный белок; б) на растительный белок? Почему?

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что понимается под терминами «среда» и «условия среды?

2.Как проявляют себя живые организмы под воздействием экологических факторов?

3.Охарактеризуйте С3- и С4-растения.

4.Для чего выявляются термоустойчивые виды растительных организмов?

5.Дайте объяснение понятию «коагуляция».

ЛИТЕРАТУРА

1.Федорова А.И., Никольская А.Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. – М.: Гумманит. изд. центр ВЛАДОС, 2001. – 288 с.: ил.

2.Яловая Н.П., Строкач П.П. Экология и гидрохимия. Словарьсправочник: Справ. пособие. – Брест: БГТУ, 2002. – 244 с.: ил.

41

1.4. Биоиндикация загрязнений экологических систем

Цель работы: ознакомиться с методом лихеноиндикации загрязнений, оце-

нить комплексное воздействие промышленных выбросов в об-

следуемом районе по наличию, обилию и разнообразию видов ли-

шайников.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Биоиндикация − это метод обнаружения и оценки воздействия абиотических и биотических факторов на живые организмы при помощи биологических систем.

Живые организмы в той или иной степени реагируют на изменения окружающей среды. В ряде случаев это нельзя выявить физическими или химическими методами, т.к. разрешающие возможности приборов или химических анализов ограничены. Этими методами может быть обнаружен, например, эффект биологического накопления отдельных токсических веществ в организмах растений и животных. Чувствительные же организмы-биоиндикаторы реагируют не только на малые дозы экологического фактора, но и дают адекватную реакцию на воздействие комплекса факторов, выявляя синергизм1, эмерджентность2, ингибирование3.

Выделяют два основных метода биоиндикации: пассивный и активный. С помощью пассивного метода исследуют видимые или незаметные повреждения и отклонения от нормы, являющиеся признаками неблагоприятного воздействия. Активный мониторинг используют для обнаружения ответной реакции наиболее чувствительных к данному фактору организмов (биотестирование). Это может быть как один фактор (сернистый газ), или как многокомпонентная смесь (выхлопные газы автотранспорта).

Биоиндикация может проводиться на уровне макромолекул, клетки, организма, популяции, сообщества и экосистемы.

Существует биоиндикация специфическая (реакция только на один фактор) и неспецифическая (одна и та же реакция на многие факторы).

1Синергизм – совместное действие, или суммирование составляющих целого.

2Эмерджентность – наличие у системного целого особых новых свойств, не при-

сущих его частям (целое больше суммы его частей). Например, водород и кислород, соединяясь в определенном соотношении, образуют воду, жидкость, не похожую на свойства исходных газов. Т.е. части интегрируются, обуславливая появление уникальных свойств. Принцип эмерджентности учитывается при проведении экологической экспертизы и экологическом прогнозировании.

3Ингибирование – торможение или замедление жизненных процессов (роста, ме-

таболизма).

42

Чувствительными биоиндикаторами могут служить как отдельные процессы в клетке и организме, так и морфологические изменения.

В порядке возрастания толерантности1 к загрязнениям растительные организмы располагаются следующим образом: грибы, лишайники, хвойные, травянистые растения, листопадные деревья. Среди сельскохозяйственных культур наиболее чувствительны салат, люцерна, злаковые, крестоцветные, а к нечувствительным видам относят кукурузу, виноград, розоцветные, подорожник. Указанные градации не являются одинаковыми для всех видов загрязнителей среды, т.к. их воздействие разное и выявление специфических биоиндикаторов на тот или иной фактор придает самому методу новый научный аспект, который дает возможность сделать его более точным и информативным.

Лихеноиндикация загрязнения атмосферного воздуха

Информативными основными биоиндикаторами состояния воздушной среды и ее изменения являются низшие растения: мхи и лишайники, которые накапливают в своем слоевище (талломе) многие загрязнители (серу, фтор, радиоактивные вещества, тяжелые металлы). Лишайники очень нетребовательны к факторам внешней среды, они поселяются на голых скалах, бедной почве, стволах деревьев, мертвой древесине, однако для своего нормального функционирования они нуждаются в чистом воздухе. Особенно чувствительны они к сернистому газу. Малейшее загрязнение атмосферы, не влияющее на большинство растений, вызывает массовую гибель чувствительных видов лишайников. Они исчезают, как только концентрация сернистого газа достигнет 35 млрд-1 (среднее его содержание в атмосфере крупных городов свыше 100 млрд-1). Не удивительно поэтому, что большинство лишайников уже исчезло из центральных зон городов. На них также избирательно действуют вещества, увеличивающие кислотность среды (О2, О3, Н2, НСl, NO2). Для лишайников сравнительно безвредны тяжелые металлы (Рb, Zn, Сu), накапливающиеся в слоевище в значительных количествах, а также естественные и искусственные радиоактивные изотопы. Лишайники используются для биоиндикации2 изменения антропогенного загрязнения среды в пространстве и биомониторинга 3изменений антропогенного загрязнения среды во времени. С помощью лишайников можно оценить комплексное действие промышленных выбросов в обследуемом районе.

Научное направление биомониторинга за состоянием воздушной среды при помощи лишайников называется лихеноиндикацией.

Лишайники − это симбиоз водоросли и гриба. Они чувствительны

1Толерантность – устойчивость организма к действию экологического фактора.

2Биоиндикация – использование особо чувствительных организмов для обнаружения загрязнителей или других агентов в окружающей среде.

3Биомониторинг – слежение за качеством всех слагаемых окружающей среды и

состоянием биологических объектов.

43

кзагрязнению среды в силу следующих причин:

1.У лишайников отсутствует непроницаемая кутикула, благодаря чему обмен газов происходит свободно через всю поверхность;

2.Большинство токсических газов концентрируются в дождевой воде,

алишайники впитывают воду всем слоевищем, в отличие от цветковых растений, которые поглощают воду преимущественно корнями;

3.Большинство цветковых растений в наших широтах активно только летом, когда уровень загрязнения сернистым газом намного ниже (вследствие уменьшения сжигания угля в топках - основного источника сернистого газа), в то время как лишайники обладают способностью к росту и при температурах ниже 0°С.

Вотличие от цветковых растений лишайники способны избавляться от пораженных токсическими веществами частей своего таллома каждый год. В городах с загрязненной атмосферой они редки, главный враг лишайников в городах - сернистый газ. Установлено, что чем выше уровень загрязнения природной среды сернистым газом, тем больше серы накапливается в слоевище лишайников, причем живое слоевище аккумулирует серу из среды интенсивнее, чем мертвое. Особенно удобны лишайники в качестве биоиндикаторов небольшого загрязнения окружающей среды. Наиболее чувствительным симбионтом в талломе лишайников является водоросль.

Вмире насчитывается около 26 тысяч видов лишайников. Они различаются по зонам произрастания (тундра, лесная зона и т.д.), видам субстрата (камни, скалы, стволы и ветви деревьев, почва). У лишайников, растущих на деревьях, видовой состав различается в зависимости от активной реакции среды (рН) коры. Лишайники исчезают в первую очередь с деревьев, имеющих кислую кору (береза, хвойные), затем с деревьев с нейтральной корой (дуб, клен) и позже всего - с деревьев, имеющих слабощелочную кору (вяз мелколистный, акация желтая). В лишайниковых типах леса доминируют кустистые лишайники (Кладония, Цетрария), длинными бородами с ветвей деревьев свисает Уснея, которая является наиболее чувствительным видом и растет в лесах только с чистой атмосферой.

Среди жизненных форм лишайников различают:

1.Накипные (слоевище имеет вид корочек) - например, Бацидиум фисция;

2.Листоватые (слоевище имеет вид пластинок) - например, Пар-

мелия, Степная золотянка, Гипогимния;

3.Кустистые (слоевище имеет вид кустиков или свисающих «бород», иногда до 1-2 м длиной) - например, Уснея, Бриория, Клафония,

Цетрария.

Наиболее чувствительны к загрязнению воздушной среды кустистые и листоватые лишайники (исчезают полностью), наименее - накипные.

Лишайники (особенно Бриория, Пармелия, Уснея) являются пищей

44